Ветошкин А.Г., Марунин В.И. - Надежность и безопасность технических систем (1094345), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Требования к количественным показателям надежности возрастают тогда,когда отказы технической системы приводят к большим затратам материальныхсредств, либо угрожают безопасности (например, при создании атомных лодок, самоле52тов или изделий военной техники). Один из разделов технического задания на разработку системы - раздел, определяющий требования к надежности. В этом разделе указывают количественные показатели надежности, которые необходимо подтверждать накаждом этапе создания системы.На этапе разработки технической документации, являющейся комплектом чертежей, технических условий, методик и программ испытаний, выполнение научноисследовательских расчетов, подготовки эксплуатационной документации и обеспечение надежности осуществляют способами рационального проектирования и расчетноэкспериментальными методами оценки надежности.Важное место в обеспечении надежности системы занимает подбор металла, изкоторого конструируют силовые узлы металлоконструкций, так как от несущих конструкций зависит надежность и долговечность изделия.
Для изделий, работающих в стационарных условиях, чаще всего используют обычные углеродистые стали, а для изделий, работающих в условиях переменных нагрузок с высокой интенсивностью, — высоколегированные. В зависимости от внешних воздействующих факторов и условийнагружения подбирают соответствующие материалы с определенными характеристиками.Существуют несколько методов, с помощью которых можно повысить конструктивную надежность сложной технической системы. Конструктивные методы повышения надежности предусматривают создание запасов прочности металлоконструкций,облегчение режимов работы электроавтоматики, упрощение конструкции, использование стандартных деталей и узлов, обеспечение ремонтопригодности, обоснованное использование методов резервирования.Наряду с конструктивными методами, обеспечивающими работоспособностьсистемы, широко применяют вероятностные методы оценки ее надежности на этапахэскизного и рабочего проектирования.
С целью определения количественных показателей надежности составляют функциональную схему и циклограмму работы системы вовремени при ее эксплуатации. Более полному пониманию работы системы способствует принципиальная схема, в которой подробно описывают соединение узлов и элементов, а также их назначение. На основании функциональной и принципиальной схем работы системы составляют структурную схему надежности с указанием резервированияотдельных элементов, узлов и каналов. На основании структурной схемы надежностисоставляют перечень элементов и узлов с указанием интенсивностей отказов, взятых изсправочной литературы или полученных по результатам испытаний или эксплуатации.Далее на основании исходных данных выполняют расчет проектной надежности системы.Анализ и прогнозирование надежности на стадии проектирования дает необходимые данные для оценки конструкции.
Такой анализ проводят для каждого вариантаконструкции, а также после внесения конструктивных изменений. При обнаруженииконструктивных недостатков, снижающих уровень надежности системы, проводят конструктивные изменения и корректируют техническую документацию.7.2.Технологические способы обеспечения надежности изделийв процессе изготовленияОдним из основных мероприятий на стадии серийного производства, направ-53ленных на обеспечение надежности технических систем, является стабильность технологических процессов.
Научно обоснованные методы управления качеством продукции позволяют своевременно давать заключение о качестве выпускаемых изделий. Напредприятиях промышленности применяют два метода статистического контроля качества: текущий контроль технологического процесса и выборочный метод контроля.Метод статистического контроля (регулирования) качества позволяет своевременно предупреждать брак в производстве и, таким образом, непосредственно вмешиваться в технологический процесс.Выборочный метод контроля не оказывает непосредственного влияния на производство, так как он служит для контроля готовой продукции, позволяет выявить объем брака, причины его возникновения в технологическом процессе или же качественные недостатки материала.Анализ точности и стабильности технологических процессов позволяет выявитьи исключить факторы, отрицательно влияющие на качество изделия.
В общем случае,контроль стабильности технологических процессов можно проводить следующими методами: графоаналитическим с нанесением на диаграмму значений измеряемых параметров; расчетно-статистическим для количественной характеристики точности и стабильности технологических процессов; а также прогнозирования надежности технологических процессов на основе количественных характеристик приведенных отклонений.Расчетно-статистическим методом определяют коэффициент точности (Кт) икоэффициент смещения (Кс).Коэффициент точности характеризует соотношение полей допуска исследуемого параметра (размера) и величиной рассеяния размеров деталей в партии.
Его значение определяют по формулеKт = T/ω,где Т - допуск; ω - поле рассеяния контролируемого параметра в соответствующей выборке.Коэффициент смещения характеризует относительную величину смещения центра рассеяния размеров от середины поля допускаКс = (x - Δ0)/2,где х - среднее арифметическое значение центра рассеяния; Δ0 - координата серединыполя допуска.Δ0 =(Tн + Tв)/2,где Tн и Tв - нижнее и верхнее предельные отклонения параметра.В случае, если коэффициент Кт >1, то точность технологического процесса хорошая, если Кт = 0,95÷1, то точность удовлетворительная, при Кт ≤ 0,9÷0,7, точностьнеудовлетворительная.7.3.Обеспечение надежности сложных технических системв условиях эксплуатации54Надежность технических систем в условиях эксплуатации определяется рядомэксплуатационных факторов, таких как, квалификация обслуживающего персонала, качество и количество проводимых работ по техническому обслуживанию, наличие запасных частей, использование измерительной и проверочной аппаратуры, а также наличие технических описаний и инструкций по эксплуатации.В процессе эксплуатации отказы системы принято подразделять на две основные категории — внезапные отказы и постепенные.Внезапные отказы связаны с наличием в изделии скрытых производственныхдефектов, причинами конструктивного характера, ошибками обслуживающего персонала.Постепенные отказы системы обусловлены постепенными изменениями параметров.
Такое изменение параметров в основном вызвано старением элементной базысистемы.В первом приближении можно принять, что все отказы, возникающие в процессе эксплуатации, являются независимыми. Поэтому надежность всей системы припредположении независимости отказов равна:Р = Р1. Р2. Р3,где P1, Р2,, Р3 - вероятности безотказной работы системы соответственно по непрогнозируемым внезапным отказам, внезапным отказам, которые могут быть предотвращеныпри своевременном техническом обслуживании, и постепенным отказам.Одной из причин отсутствия отказов элементов системы является качественноетехническое обслуживание, которое направлено на предотвращение прогнозируемыхвнезапных отказов.
Вероятность безотказной работы системы, обусловленная качеством обслуживания, равна:nP2 = ΠPi,i=1где Pi – вероятность безотказной работы i–го элемента, связанная с техническим обслуживанием.По мере совершенствования обслуживания значение вероятности безотказнойработы Р2 приближается к единице.Замена элементов с возрастающей во времени интенсивностью отказов возможна во всех сложных технических системах. С целью уменьшения во времени интенсивности отказов вводят техническое обслуживание системы, которое позволяет обеспечить поток отказов у сложных систем с конечной интенсивностью в течение заданногосрока эксплуатации, т.е. сделать близким к постоянному.В процессе эксплуатации при техническом обслуживании интенсивность отказов системы, с одной стороны, имеет тенденцию к увеличению, а с другой стороны, тенденцию к уменьшению в зависимости от того, на каком уровне проведено обслуживание. Если техническое обслуживание проведено качественно, то интенсивность отказав уменьшается, а если это обслуживание проведено плохо, то увеличивается.Используя накопленный опыт, можно всегда выбрать тот или иной объем функционирования, который обеспечит нормальную работу системы до очередного технического обслуживания с заданной вероятностью безотказной работы.
Или, наоборот,55задаваясь последовательностью объемов функционирования, можно определить приемлемые сроки проведения технического обслуживания, обеспечивающего работу системы на заданном уровне надежности.7.4. Пути повышения надежности сложных техническихсистем при эксплуатацииДля повышения надежности сложных технических систем в условиях эксплуатации проводят ряд мероприятий, которые можно подразделить на следующие четырегруппы:1) разработку научных методов эксплуатации;2) сбор, анализ и обобщение опыта эксплуатации;3) связь проектирования с производством изделий машиностроения;4) повышение квалификации обслуживающего персонала.Научные методы эксплуатации включают в себя научно обоснованные методыподготовки изделия к работе, проведения технического обслуживания, ремонта и других мероприятий по повышению надежности сложных технических систем в процессеих эксплуатации.
Порядок и технологию проведения этих мероприятий описывают всоответствующих руководствах и инструкциях по эксплуатации конкретных изделий.Более качественное выполнение эксплуатационных мероприятий по обеспечению надежности изделий машиностроения обеспечивается результатами статистического исследования надежности этих изделий. При эксплуатации изделий большую роль играетнакопленный опыт. Значительную часть опыта эксплуатации используют для решениячастных организационно-технических мероприятий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
